電力變壓器的制造工藝及質量控制

摘要：隨著社會的不斷進步，能源的大量開發(fā)利用，供給日趨緊缺，供電傳輸的節(jié)能型要求也日益凸顯，變壓器的穩(wěn)定性和安全環(huán)保也是和諧社會發(fā)展的必然要求，因此電力變壓器制造技術革新勢在必行。本文即分析了電力變壓器的制造工藝中的相關節(jié)能要點，然后探討了電力變壓器制造工藝常見質量問題及控制措施。

關鍵詞：電力變壓器；制造；損耗；鐵芯；線圈

一、變壓器設備的特點

按照電網中變壓器高壓側電壓等級的不同，電力線路上的變壓器有10kV 的配電變壓器，35kV - 110kV 的大中型主變，220kV -500kV 的特大型主變。一般來說，電壓等級越高，變電容量越大，變壓器的絕緣性能等質量要求也越高。

電力變壓器較之普通設備具有以下特點：設備本身價格高，體積和重量也龐大，其生產周期長，零部件及組件配件眾多；一旦訂貨合同簽訂，變壓器的技術參數、性能指標和接線方式就已確定，產品具有無可替代性。由于這些特點和從運行中可能出現的風險考慮，必須加強大型變壓器制造環(huán)節(jié)的全過程質量控制，實施設備質量控制就顯得非常必要。

二、電力變壓器的制造工藝

（一）降低變壓器耗材技術

1、降低空載損耗

對不疊上鐵軛進行全面運用，在硅鋼片的裁剪、搬運、疊放過程中盡量減少彎折和撞擊的次數，鐵心疊制完后在鐵心表面涂樹脂膠。預防、減小硅鋼片內應力，減弱振動及噪聲。此種工藝降低了硅鋼片受碰撞和被彎曲的機率，空載耗材系數將比行業(yè)通用系數損耗小 0.8%左右。采用性能先進的喬格橫剪線保證斷面毛刺不大于0.02mm，疊片完畢后斷表面刷膠，杜絕片間短路所造成空載損耗增加。

2、降低負載損耗

新型的繞組結構和導線能是降低變壓器的負載耗材的基本方式。研制適用于大電流的線圈，這類線圈首尾相遇，出頭處磁通互相抵消，這就避免了漏磁通進入金屬結構件而引起損耗、過熱。根據不同電壓等級來選擇新型的繞組結構，并選用組合導線、換位導線，如在 110kv 繞組推行利用率更高的全連續(xù)式，并開發(fā)寬度方向并聯的復合導線。對漏磁場進行數值法計算，按照軸向漏磁的大小來選擇經濟合適的導線尺寸。按照橫向漏磁的大小來調整螺旋式繞組換位間距，降低因不同導線感應漏電勢不同而引起的環(huán)流至最小的程度。在繞組兩端和油箱合適位置加裝磁屏蔽結構來控制漏磁的走向，按照油流分布情況及線圈內溫升分布情況合理布置油道，精簡線圈油道，使線圈高度尺寸取值更加合理，進一步提高線圈利用率。以上措施綜合應用，可降低負載損耗 3%左右。

（二）降低變壓器噪音

變壓器本身的噪音加上變壓器冷卻系統(tǒng)的噪音是變壓器噪音的主要來源。變壓器內部噪音是由鐵心硅鋼片磁滯伸縮所引起的振動，并通過鐵心墊腳和變壓器油傳遞給箱體和附件；冷卻系統(tǒng)的噪聲源于風扇和油泵的振動。

變壓器自身的噪音源于以兩倍電源頻率為基頻的噪聲和頻率為基頻整數倍的低頻噪聲。降噪音措施有：

1、選用高導磁優(yōu)質硅鋼片，并適當選取硅鋼片工作磁密，使鐵心片工作在磁滯伸縮￡最小區(qū)域內。磁滯伸縮小，產生的震動就小，噪聲可降低。

2、盡量設計矮胖形鐵心，并計算鐵心頻率使其避開噪音大頻率區(qū)，可明顯降低噪聲；再者，結構上選用 D 形軛，可減小鐵軛中的磁密，同時因為其最小級寬度較大，增加了與夾件的接觸面積，鐵軛受力趨于均勻，也有利于降低噪聲。

3、改進裁片方法，采用全斜接縫的鐵心，接縫相互錯開，減弱角部磁通畸變量，用玻璃絲粘帶或聚酯帶每隔一定間距綁扎心柱，施加適當的工藝夾緊力，防止因鐵心受力不均勻，內應力增大而導致振動加劇。

4、阻尼噪聲傳播途徑，抑制結構件振動。在鐵心墊腳和油箱箱底之間放置橡膠板，可有效阻尼鐵心振動的傳播。合理布置油箱加強筋，提高油箱機械強度，并在盒式加強筋內灌沙，可有效減小箱壁的振動幅度和噪聲。還可以在油箱內部鋪設橡膠板、紙板等以阻尼從鐵心傳出的振動、噪聲。

（三）變壓器低溫升技術

變壓器內部繞組使其內注入的油升溫，升溫的油又導致空氣升溫，這就是變壓器的運行溫度。而變壓器繞組承受溫度的能力就決定了變壓器的使用壽命，注油式變壓器的使用壽命原則是，繞組熱點的溫度每升高六度，其壽命減少一半，這就是我們通常說的“六度法規(guī)”。依據此類法規(guī)，并通過相關軟件進行驗證，合理設計變壓器的內部結構，控制繞組對油的溫升不超過 25K，當線圈內部油流為強迫導向時，由于熱點溫升有所降低，可以允許銅油溫差不超過30K。與此同時，還要選擇適合的外部冷卻裝置，總體上使繞組熱點溫度比國家標準要求低 3K 以上，即控制在 95℃，這樣可提高運行壽命約 8 年。

對于容量較大的變壓器，在合適位置設置磁屏蔽或磁分路，給漏磁通提供低磁阻通道，可有效防止漏磁通在金屬結構件上感應渦流產生的有功損耗，限制了局部發(fā)熱程度。

三、電力變壓器制造工藝常見質量問題及控制

（一）鐵芯爬電距離偏小

在鐵芯制造環(huán)節(jié)中，常會出現鐵芯整體裝配起立后，上下鐵軛與鐵芯夾板間爬電距離不足的情況。這往往由于鐵心疊裝公差的累積、鐵心起立過程中因重力作用夾板、絕緣件等的輕微位移等造成。爬電距離過小容易引發(fā)變壓器運行中的鐵心故障，因此在現場應及時進行補救處理。

在鐵心尖角處與夾件拉板間放置0.5mm的Nomex絕緣紙，從而達到協議規(guī)定的爬電距離，確保了鐵心質量。

（二）鐵芯多點接地現象

變壓器鐵心的正常接地方式應該只有一點接地，當出現兩點及以上的接地，就稱為多點接地。這種情況會導致鐵心局部過熱，嚴重時會導致變壓器油、線圈過熱，使變壓器的油紙絕緣逐漸老化，最終導致鐵心燒毀。一旦發(fā)現此類現象，應立即進行整改，以消除多點接地。

針對這個問題，可以采取更換部分片間絕緣不良的鐵心疊片的做法，排除多點接地，確保產品質量。

（三）線圈整體套裝時無法套入鐵心柱的現象

電力變壓器每相繞組一般由高壓、中壓、低壓、調壓四個線圈組成。目前，線圈均采取整體套裝的工藝，即高、中、低壓線圈和調壓線圈依次完成分相套裝，然后將整個一相繞組向鐵心柱整體套入的工藝。

現場制造中，鐵心柱外徑尺寸與低壓線圈內徑尺寸在圓周的某個方位存在不匹配而無法整體套入。這種情況比較復雜，制造廠商必須及時做出工藝調整，但不得由此降低絕緣性能等指標。

（四）感應耐壓局放試驗出現局放量偏大的現象

感應耐壓試驗也用來考核變壓器的絕緣性能。變壓器內絕緣介質的局部放電會對絕緣材料產生破壞作用，最終導致絕緣擊穿。因而根據變壓器的不同絕緣水平，局部放電量的測量值是有嚴格限制的，絕不可超出限定值。如現場測量局放超出標準，必須及時分析后予以排除并重新測量。

對此，對油箱內的變壓器油要進行多次真空濾油，在完成了真空注油后還要對變壓器進行第二次局放試驗，測得的局放量小于40pc，才完全達到技術協議要求。

（五）配件與協議不符

由于變壓器內的配件、組件眾多，常常會出現某配件或組件與產品的技術協議存在不符合的情況。這時應進行整改，使該配件符合技術協議的約定。當然，如果制造廠能提出使用該配件充分的理論依據和業(yè)績報告，經業(yè)主認可后可放行。

結語

綜上，當前形勢下，電力供應仍顯緊張，電力系統(tǒng)備用容量仍顯不足，變壓器的事故停電不僅是電力部門的損失，對其他行業(yè)和社會也帶來巨大的影響。況且，高電壓等級的大型電力變壓器耗資巨大，一臺產品的價格少則幾百萬，多則上千萬。由此可見，對大型、特大型電力變壓器開展制造過程進行質量控制是極其明智之舉，對提高產品過程質量和結果質量是不可或缺的環(huán)節(jié)。

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